EP1340830A1 - Bimetall-Sägeband - Google Patents

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EP1340830A1
EP1340830A1 EP03002794A EP03002794A EP1340830A1 EP 1340830 A1 EP1340830 A1 EP 1340830A1 EP 03002794 A EP03002794 A EP 03002794A EP 03002794 A EP03002794 A EP 03002794A EP 1340830 A1 EP1340830 A1 EP 1340830A1
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EP
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saw band
molybdenum
steel
tungsten
vanadium
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Oskar Dr. Pacher
Werner Lenoir
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Stahlwerk Ergste Westig GmbH
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Stahlwerk Ergste Westig GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a bimetal saw band, in which at least the tooth tips made of wear-resistant steel and the carrier tape a comparatively tough steel.
  • Saw bands including jigsaws, need high dimensional stability as well as high wear resistance and high stress due to pressure, bending and shear forces even with the not insignificant ones Temperatures have grown due to the friction between Saw band and material to be cut result. This applies in particular to saw bands, that rotate at high speed and one when deflected by 180 ° subject to strong bending.
  • Bimetallic bandsaw blades Because it is difficult to combine the required properties in one Bimetallic bandsaw blades usually exist today to combine material from a relatively tough carrier tape with high flexural fatigue strength and also a band-shaped cutting part from one High-speed steel with lower toughness but high wear resistance.
  • the cutting band is so wide that at least the tooth tips result from it of the saw band or blade or the cutting teeth as a whole let work out.
  • EP 0 569 346 A1 has already disclosed a bimetallic band or blade from a steel carrier tape with 0.20 to 0.40% carbon, 2.5 to 5.0% Chromium, 2.0 to 3.0% molybdenum, 0.03 to 0.04% vanadium and as a grain refiner a total of less than 0.01% niobium and titanium on the one hand and one High-speed steel cutting tape with 0.65 to 1.8% carbon, 3.0 to 6.0% chromium, 4.0 to 12.0% molybdenum and 0.5 to 5.0% vanadium known.
  • a special feature of this saw band is from the point of view sufficient fatigue strength or fatigue strength the simultaneous presence of chromium, vanadium and molybdenum in both materials as well as the limitation of the total content Niobium and titanium in the carrier tape to a maximum of 0.01%.
  • Both materials of the saw band also contain aluminum, up to 2.0% in the cutting part and up to 0.15% in the carrier tape.
  • Japanese laid-open specification 63-007 351 describes a Bimetal saw band with high toughness and fatigue strength from a low alloy steel with 0.25 to 0.50% carbon, under 1.5% nickel, 2.00 up to 6.00% chromium, 0.20 to 1.00% vanadium, 0.20 to 1.00% molybdenum and / or below 1.50% tungsten, below 0.30% silicon, below 0.50% manganese, below 0.015% phosphorus and below 0.005% sulfur at a total of 0.20 to 1.00% molybdenum and half the tungsten content, under 0.0015% oxygen, 0.02 to 0.20% niobium and / or 0.02 to 0.20% titanium and a cutting part from a high speed steel.
  • a carrier steel strip is from US Pat. No. 4,058,650 0.20 to 0.33% carbon, up to 1.5% silicon, up to 1.5% manganese, 3.5 to 6.5% chromium, 0.05 to 0.40% vanadium, 0.05 to 0.10% aluminum, 0.02 to 0.30% niobium, 1.0 to 3.0% molybdenum and / or to 4.0% tungsten and one Total molybdenum content and half the tungsten content from 1.0 to 3.0% known to improve the fatigue strength and toughness of the Basic structure can still contain up to 1.4% cobalt and up to 1.5% nickel.
  • This carrier tape material is said to have low decarburization and Mark structural stability when welding with the cutting part and neither lose its toughness when the cutting part is heat treated even when tempering at higher temperatures with regard to fatigue strength ensure a hardness of approximately HRC 50.
  • the cutting performance is not only dependent on the band speed (Circulation speed) depends, but also on the Feed speed of the saw band towards the material to be cut, i.e. of the contact pressure.
  • the band speed i.e. of the contact pressure.
  • heat development limits the possible increase in the cutting speed with regard to the limited heat resistance of the cutting teeth, so that the belt speed cannot be increased arbitrarily.
  • the cutting performance can be improved with a higher feed rate or cutting pressure, because then the saw teeth deeper into the penetrate the material to be cut, then the material created during cutting Frictional heat better distributed and in the material to be cut is derived.
  • To ensure a smooth or straight saw cut is also a higher one corresponding to the increased feed Blade tension required, which is only possible if the carrier tape material has sufficient flexural fatigue strength.
  • An increase in the saw band feed or the contact pressure can be increased with the help of pressure rollers acting on the back of the belt.
  • Pressure rollers usually consist of hard metal and lead in the approximately linear contact area with the band back to a special dynamic loading of the carrier tape material, which is supported by an elastic, but also partly linked to plastic deformation of the band back is.
  • the deformation follows due to the high belt speed and the linear contact between the pressure roller and the back of the belt always a quick and complete relief.
  • the band back is subject hence a strong cyclical load with a high frequency.
  • the invention aims to follow from the use of a pressure roller Avoid disadvantages.
  • the invention proposes a special carrier tape material in the form of a steel with 0.25 to 0.35% carbon, 0.3 to 0.5% silicon, 0.8 to 1.5% manganese, 1.0 to 2.0% molybdenum, 1.5 to 3.5% Chromium, 0.5 to 1.5% nickel, 0.5 to 2.5% tungsten, 0.15 to 0.30% vanadium, 0.05 to 0.10% niobium, 0.05 to 1.0% copper, up to 0.2% aluminum and bis 1% cobalt, remainder iron including impurities due to melting in front.
  • This steel is particularly suitable as a carrier material in connection with cutting teeth made of high-speed steel with 1.0 to 2.0% carbon, 3 to 6% chromium, 1 to 5% vanadium, 3 to 10% molybdenum, 4 to 10% tungsten, 4 to 10% cobalt, up to 1% silicon, up to 1% manganese, up to 0.5% niobium and up to 0.5% nitrogen, balance iron including melting-related Impurities.
  • the carrier tape preferably consists of a steel with 0.25 to 0.35% carbon, 0.3 to 0.5% silicon, 0.8 to 1.5% manganese, 1.2 to 1.8% molybdenum, 1.5 to 2.5% chromium, 0.5 to 1.5% nickel, 1.2 to 1.8% Tungsten, 0.1 to 0.8% copper, 0.15 to 0.30% vanadium and 0.05 to 0.10% Niobium, remainder including smelting impurities iron.
  • the saw band according to the invention is characterized by a high flexural fatigue strength and at the same time through a high structural stability with dynamic Pressure load and favorable welding behavior when connecting of the carrier tape with the cutting part, for example by laser or Electron beam welding without filler material.
  • the cheap Welding behavior is shown by the fact that there are none in the area of the melting zone Hairline cracks occur and the hardness in the area of the weld or in the Heat affected zone is uniform with a small fluctuation range.
  • the risk of friction martensite developing is special low if the ratio of the contents of tungsten and molybdenum is 0.6 is up to 1.5 or 0.8 to 1.4 and is preferably 1.
  • the presence of copper also has a positive effect on the formation from friction martensite and cracks as well as crack growth because Copper the structural stability even at high cooling rates improved. This applies not only to the area of the pressure rollers Strap back, but in the same way for the weld between carrier tape and cutting part. Eventually the copper replaced in the carrier tape material according to the invention also otherwise in Aluminum necessary for the toughness and strength of the welding zone in the carrier tape.
  • Table I below shows two carrier tape materials TB1 and TB2 according to the invention and two conventional carrier tape materials TB3 and TB4 and four sawtooth materials Z1 to Z4 made of high-speed steel.
  • Table II below shows the material combinations for five bandsaw blades S1 to S5, of which samples were examined with regard to their structural stability and flexural fatigue strength.
  • the sample 5 is against each in a manner not shown in the drawing Movement in relation to the pendulum table 2 secured.
  • Sheet metal strips of the dimension were used to determine the fatigue strength 8 x 1.35 x 80 mm and 20 x 1.5 x 80 mm at one temperature from 1180 ° C under protective gas, annealed and quenched as well as then tempered three times at 560 ° C.
  • the main components of the spring rocker are a swing beam, who is held in a fixed camp at one end and at the other end by an adjustable double eccentric is driven, and two via handwheels parallel height-adjustable crossbeams (base plates) of an upper one and a lower test floor.
  • the lifting height of the eccentric can be adjusted in steps of 1.5 mm, set between 0 and 36 mm, the stroke amplitude is linear from 0 (fixed bearing) to the maximum value at the eccentric.
  • On the lower one and the upper test floor each have up to six sample shots with 16 sample places next to each other.
  • test specimens are loosely inserted into the receptacles at both ends and form free-standing flexible beams of free length L on two bearing points
  • the force distribution to generate a corresponding bending moment was done by a central deflection, for which purpose over each individual sample a contact piece made of hard metal and positioned exactly in the middle was.
  • test stress was calculated according to a known formula from the measured deflection and the band dimensions for an elastic modulus of 206,000 N / mm 2 .
  • FIG. 3 shows the number of the respective load changes in dependence on the ratio of the contents of tungsten and molybdenum in the area from about 0.6 to about 1.5 again. A maximum is clearly shown a ratio of 1.0.
  • the service life of a conventional saw band S1 (standard sample) was set at 100% with an initial cutting performance of 20 cm 2 / min and the service life of the saw band S2 according to the invention was 280%.
  • the contact pressure of the saw band was increased to such an extent that an initial cutting performance of 35 cm 2 / min resulted.
  • the tool life in this test was 230%.
  • Further tests with the saw bands S3 resulted in a service life of 340% with an initial cutting performance of 35 cm 2 / min and a service life of 345% with the saw band S4, while the saw band S5 according to the invention achieved a service life of 295 at an initial speed of 35 cm 2 / min % reached.
  • the service life of the conventional saw band S1 was only 58% with the aforementioned initial cutting performance. This is due to the occurrence of friction martensite and the resulting fatigue fractures in the back of the belt.

Abstract

Bimetall-Sägeband aus einem Trägerband hoher Gefügestabilität und Dauerfestigkeit mit 0,25 bis 0,35% Kohlenstoff, 0,3 bis 0,5% Silizium, 0,8 bis 1,5% Mangan, 1,0 bis 2,0% Molybdän, 1,5 bis 3,5% Chrom, 0,5 bis 1,5% Nickel, 0,5 bis 2,5% Wolfram, 0,15 bis 0,30% Vanadium, 0,05 bis 0,10% Niob, 0,05 bis 1,0% Kupfer, bis 0,2% Aluminium und bis 1% Kobalt, Rest Eisen einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen sowie Zahnspitzen aus einem Stahl hoher Verschleißbeständigkeit mit 1,0 bis 2,0% Kohlenstoff, 3 bis 6% Chrom, 1 bis 5% Vanadium, 3 bis 10% Molybdän, 4 bis 10% Wolfram, 4 bis 10% Kobalt, bis 1% Silizium, bis 1% Mangan, bis 0,5 % Niob und bis 0,5% Stickstoff, Rest Eisen einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bimetall-Sägeband, bei dem zumindest die Zahnspitzen aus einem verschleißfesten Stahl und das Trägerband aus einem vergleichsweise zähen Stahl bestehen.
Sägebänder, einschließlich Stichsägen, müssen eine hohe Formbeständigkeit sowie eine hohe Verschleißfestigkeit besitzen und der hohen Beanspruchung durch Druck-, Biege- und Schubkräfte auch bei den nicht unerheblichen Temperaturen gewachsen sein, die sich aus der Reibung zwischen Sägeband und Schneidgut ergeben. Dies gilt namentlich für Sägebänder, die mit hoher Geschwindigkeit umlaufen und beim Umlenken um 180° einer starken Biegung unterliegen.
Da es schwierig ist, die erforderlichen Eigenschaften in einem einzigen Werkstoff zu vereinigen, bestehen Bimetall-Sägebänder heutzutage üblicherweise aus einem verhältnismäßig zähen Trägerband mit hoher Biegewechselfestigkeit und einem ebenfalls bandförmigen Schneidteil aus einem Schnellarbeitsstahl mit geringerer Zähigkeit, aber hoher Verschleißfestigkeit. Das Schneidband ist dabei so breit, daß sich daraus zumindest die Zahnspitzen des Sägebandes oder -blattes oder auch die Schneidzähne insgesamt herausarbeiten lassen.
Aus der EP 0 569 346 A1 ist auch bereits ein Bimetall-Sägeband oder -blatt aus einem Stahl-Trägerband mit 0,20 bis 0,40% Kohlenstoff, 2,5 bis 5,0% Chrom, 2,0 bis 3,0% Molybdän, 0,03 bis 0,04% Vanadium sowie als Kornfeinungsmittel insgesamt unter 0,01% Niob und Titan einerseits sowie einem Schneidband aus einem Schnellarbeitsstahl mit 0,65 bis 1,8% Kohlenstoff, 3,0 bis 6,0% Chrom, 4,0 bis 12,0% Molybdän und 0,5 bis 5,0% Vanadium bekannt. Besonderes Kennzeichen dieses Sägebands ist unter dem Gesichtspunkt einer ausreichenden Dauerwechselfestigkeit bzw. Biegewechselfestigkeit die gleichzeitige Anwesenheit von Chrom, Vanadium und Molybdän in beiden Werkstoffen sowie die Begrenzung des Gesamtgehaltes an Niob und Titan im Trägerband auf höchstens 0,01%. Zur Verbesserung der Schweißbarkeit enthalten beide Werkstoffe des Sägebandes zudem Aluminium, und zwar bis 2,0% im Schneidteil und bis 0,15% im Trägerband.
Des weiteren beschreibt die japanische Offenlegungsschrift 63-007 351 ein Bimetall-Sägeband mit hoher Zähigkeit und Dauerfestigkeit aus einem niedrig legierten Stahl mit 0,25 bis 0,50% Kohlenstoff, unter 1,5% Nickel, 2,00 bis 6,00% Chrom, 0,20 bis 1,00% Vanadium, 0,20 bis 1,00% Molybdän und/oder unter 1,50% Wolfram, unter 0,30% Silizium, unter 0,50% Mangan, unter 0,015% Phosphor und unter 0,005% Schwefel bei insgesamt 0,20 bis 1,00% Molybdän und dem halben Wolframgehalt, unter 0,0015% Sauerstoff, 0,02 bis 0,20% Niob und/oder 0,02 bis 0,20% Titan sowie einem Schneidteil aus einem Hochgeschwindigkeitsstahl.
Weiterhin ist aus der US-Patentschrift 4 058 650 ein Trägerbandstahl mit 0,20 bis 0,33% Kohlenstoff, bis 1,5% Silizium, bis 1,5% Mangan, 3,5 bis 6,5% Chrom, 0,05 bis 0,40% Vanadium, 0,05 bis 0,10% Aluminium, 0,02 bis 0,30% Niob, 1,0 bis 3,0% Molybdän und/oder bis 4,0% Wolfram sowie einem Gesamtgehalt an Molybdän und dem halben Wolframgehalt von 1,0 bis 3,0% bekannt, der zur Verbesserung der Dauerfestigkeit und Zähigkeit des Grundgefüges noch bis 1,4% Kobalt und bis 1,5% Nickel enthalten kann. Dieser Trägerbandwerkstoff soll sich durch eine geringe Entkohlung und Gefügestabilität beim Verschweißen mit dem Schneidteil auszeichnen und weder seine Zähigkeit bei einer Wärmebehandlung des Schneidteils verlieren noch beim Anlassen mit höheren Temperaturen im Hinblick auf die Dauerfestigkeit eine Härte von etwa HRC 50 gewährleisten.
Ein besonderes, von der Praxis bislang wenig beachtetes Problem besteht bei Sägebändern darin, daß die Schnittleistung nicht nur von der Bandgeschwindigkeit (Umlaufgeschwindigkeit) abhängig ist, sondern auch von der Vorschubgeschwindigkeit des Sägebandes in Richtung Schneidgut, d.h. von der Anpreßkraft. Die mit steigender Schnittgeschwindigkeit zunehmende Wärmeentwicklung begrenzt jedoch die mögliche Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit im Hinblick auf die begrenzte Warmfestigkeit der Schneidzähne, so daß sich die Bandgeschwindigkeit nicht beliebig erhöhen läßt. Eine Verbesserung der Schnittleistung läßt sich jedoch mit einem höheren Vorschub bzw. Schneiddruck erreichen, weil dann die Sägezähne tiefer in den zu schneidenden Werkstoff eindringen, sich dann die beim Schneiden entstehende Reibwärme besser verteilt und in den zu schneidenden Werkstoff abgeleitet wird. Um einen verlauffreien bzw. geraden Sägeschnitt zu gewährleisten, ist zudem eine dem erhöhten Vorschub entsprechende höhere Blattspannung erforderlich, die nur möglich ist, wenn der Trägerbandwerkstoff eine ausreichende Biegewechselfestigkeit besitzt.
Eine Erhöhung des Sägebandvorschubs bzw. des Anpreßdrucks läßt sich mit Hilfe von auf den Bandrücken wirkenden Anpreßrollen erreichen. Derartige Anpreßrollen bestehen üblicherweise aus Hartmetall und führen in dem etwa linienförmigen Kontaktbereich mit dem Bandrücken zu einer speziellen dynamischen Beanspruchung des Trägerbandwerkstoffs, die mit einer elastischen, teilweise aber auch plastischen Verformung des Bandrückens verbunden ist. Der Verformung folgt aufgrund der hohen Bandgeschwindigkeit und der linienförmigen Berührung zwischen Anpreßrolle und Bandrücken stets unmittelbar eine schnelle und völlige Entlastung. Der Bandrücken unterliegt daher einer starken zyklischen Belastung mit hoher Frequenz.
Die Verformung und der Verschleiß sind um so geringer, je größer die Härte und die Zugfestigkeit des Werkstoffs ist. Maßgeblich für die Verschleißfestigkeit ist dabei der Kohlenstoffgehalt. Jedoch sind einer Erhöhung des Kohlenstoffgehalts Grenzen gesetzt, weil es infolge der erwähnten zyklischen Belastung und der im Kontaktbereich Bandrücken/Anpreßrolle entstehenden Reibungswärme lokal zu einer Austenitisierung und angesichts des raschen Wärmeabflusses in den kalten Teil des Trägerbandes und gegebenenfalls auch in das zu schneidende Werkstück zum Entstehen eines dynamischen induzierten martensitischen Gefüges mit hoher Härte und Sprödigkeit kommen kann. Der dabei entstehende sogenannte Reibmartensit führt zum Entstehen feiner Oberflächenrisse, die sich infolge des Verdrehens und der starken Durchbiegung eines Sägebandes im Bereich der Umlenkrollen sehr schnell ausbreiten und dann zur Zerstörung des Sägebands führen. So erhöht schon eine nur 2 um breite Randzone aus Reibmartensit die Wahrscheinlichkeit eines Bandbruchs um den Faktor 60.
Die Erfindung will die aus der Verwendung einer Anpreßrolle folgenden Nachteile vermeiden.
Um dies zu erreichen, schlägt die Erfindung einen speziellen Trägerbandwerkstoff in Gestalt eines Stahls mit 0,25 bis 0,35% Kohlenstoff, 0,3 bis 0,5% Silizium, 0,8 bis 1,5% Mangan, 1,0 bis 2,0% Molybdän, 1,5 bis 3,5% Chrom, 0,5 bis 1,5% Nickel, 0,5 bis 2,5% Wolfram, 0,15 bis 0,30% Vanadium, 0,05 bis 0,10% Niob, 0,05 bis 1,0% Kupfer, bis 0,2% Aluminium und bis 1% Kobalt, Rest Eisen einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen vor.
Dieser Stahl eignet sich als Trägerbandwerkstoff insbesondere in Verbindung mit Schneidzähnen aus einem Hochgeschwindigkeitsstahl mit 1,0 bis 2,0% Kohlenstoff, 3 bis 6% Chrom, 1 bis 5% Vanadium, 3 bis 10% Molybdän, 4 bis 10% Wolfram, 4 bis 10% Kobalt, bis 1% Silizium, bis 1% Mangan, bis 0,5 % Niob und bis 0,5% Stickstoff, Rest Eisen einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen.
Vorzugsweise besteht das Trägerband jedoch aus einem Stahl mit 0,25 bis 0,35% Kohlenstoff, 0,3 bis 0,5% Silizium, 0,8 bis 1,5% Mangan, 1,2 bis 1,8% Molybdän, 1,5 bis 2,5% Chrom, 0,5 bis 1,5% Nickel, 1,2 bis 1,8% Wolfram, 0,1 bis 0,8% Kupfer, 0,15 bis 0,30% Vanadium und 0,05 bis 0,10% Niob, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Eisen.
Unabhängig davon eignet sich für den Schneidteil des Sägebandes insbesondere ein Hochgeschwindigkeitsstahl mit 1,0 bis 1,8% Kohlenstoff, 3,4 bis 4,4% Chrom, 1,6 bis 4,0% Vanadium, 3,2 bis 6,5% Molybdän, 6 bis 10% Wolfram und 4 bis 10% Kobalt.
Das erfindungsgemäße Sägeband zeichnet sich durch eine hohe Biegewechselfestigkeit und gleichzeitig durch eine hohe Gefügestabilität bei dynamischer Druckbelastung sowie ein günstiges Schweißverhalten beim Verbinden des Trägerbands mit dem Schneidteil beispielsweise durch Laseroder Elektronenstrahlschweißen ohne Zusatzwerkstoff aus. Das günstige Schweißverhalten zeigt sich daran, daß im Bereich der Schmelzzone keine Haarrisse auftreten und die Härte im Bereich der Schweißnaht bzw. in der Wärmeeinflußzone bei geringer Schwankungsbreite einheitlich ist.
Die geringe Empfindlichkeit des Trägerbandwerkstoffs im Hinblick auf das Entstehen von Reibmartensit auch bei hohem Anpreßdruck beruht vornehmlich auf dessen Gehalten an Chrom, Wolfram und Molybdän; diese Legierungselemente verschieben die Belastungsgrenze, jenseits derer Reibmartensit entsteht, zu erheblich höheren Anpreßdrücken bzw. Vorschubgeschwindigkeiten. Die Gefahr des Entstehens von Reibmartensit ist besonders gering, wenn das Verhältnis der Gehalte an Wolfram und Molybdän 0,6 bis 1,5 oder 0,8 bis 1,4 beträgt und vorzugsweise bei 1 liegt.
Auch die Anwesenheit von Kupfer wirkt sich günstig im Hinblick auf das Entstehen von Reibmartensit und Rissen sowie das Rißwachstum aus, weil Kupfer die Gefügestabilität auch bei hohen Abkühlungsgeschwindigkeiten verbessert. Dies gilt nicht nur für den Bereich des von den Anpreßrollen beanspruchten Bandrückens, sondern in gleicher Weise auch für die Schweißnaht zwischen Trägerband und Schneidteil. Schließlich ersetzt das Kupfer bei dem erfindungsgemäßen Trägerbandwerkstoff auch das ansonsten im Hinblick auf die Zähigkeit und Festigkeit der Schweißzone notwendige Aluminium im Trägerband.
Versuche haben gezeigt, daß die Breite der Verformungszone im Bereich des Bandrückens eines erfindungsgemäßen Trägerbandes bei einer 1 mm dicken Bandsäge im Falle einer Anpreßrolle mit einem Durchmesser von 12 mm und einem Anpreßdruck von 2 kN nur etwa 0,12 mm beträgt und daß sich bei einer Bandgeschwindigkeit von 20 m/min das Band um die halbe Verformungsbreite, also um 0,06 mm in nur 0,18 Millisekunden weiterbewegt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnungen des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1
die perspektivische Darstellung einer Maschine zum Prüfen der Bandrückenbeständigkeit,
Fig. 2
eine grafische Darstellung des Entstehens von Reibmartensit in Abhängigkeit von dem Anpreßdruck und
Fig. 3
die Abhängigkeit der Biegewechselfestigkeit von dem Verhältnis der Gehalte an Wolfram und Molybdän im Trägerbandwerkstoff.
In der nachfolgenden Tabelle I sind zwei erfindungsgemäße Trägerbandwerkstoffe TB1 und TB2 sowie zwei herkömmliche Trägerbandwerkstoffe TB3 und TB4 sowie vier Sägezahnwerkstoffe Z1 bis Z4 aus Hochgeschwindigkeitsstahl zusammengestellt.
Figure 00070001
Die nachfolgende Tabelle II gibt die Werkstoffkombinationen für fünf Sägebänder S1 bis S5 wieder, von denen Proben im Hinblick auf ihre Gefügestabilität und Biegewechselfestigkeit untersucht wurden.
Figure 00070002
Bei den Versuchen zur Prüfung der Gefügestabilität des Trägerbandwerkstoffs wurden Proben der Sägebänder S1 bis S5 mit Hilfe des Prüfgeräts gemäß Fig. 1 untersucht. Dieses Gerät besteht aus einem Bett 1 für einen Pendeltisch 2, der mit Hilfe eines Kurbelantriebs aus einer angetriebenen Scheibe 3 und einer Pleuelstange 4 in Abhängigkeit von der Drehzahl der Scheibe 3 hin- und herbewegt wird. Die zu untersuchende Probe 5 ist zwischen dem Schlitten 2 und einer Hartmetallrolle 6 eingespannt, die in einem U-förmigen Bügel 7 drehbar gelagert ist. Die veränderliche Anpreßkraft F wird über einen Dorn 8 in den Bügel eingeleitet.
Die Probe 5 ist auf zeichnerisch nicht dargestellte Art und Weise gegen jede Bewegung im Verhältnis zu dem Pendeltisch 2 gesichert.
In Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit der Antriebsscheibe 3 lassen sich mit der Prüfvorrichtung unterschiedliche Bandgeschwindigkeiten bei unterschiedlichem Anpreßdruck bzw. unterschiedlicher dynamischer Beanspruchung simulieren, da die Geschwindigkeit der Probe in den Umkehr- bzw. Totpunkten null ist und sich demgemäß hier ein stets gleicher Geschwindigkeitsabfall und Geschwindigkeitsanstieg ergibt.
Für die (statische) Belastung F der Rolle 6 wurde der Faktor K der Stribeckschen Wälzpressung entsprechend der Formel K = F / (Dxleff) verwendet (G. Niemann, Maschinenelemente, Band I, Seiten 258/260; Springer Verlag 1975). Die Stribecksche Wälzpressung trägt der spezifischen Beanspruchung der der linienförmigen wälzenden Berührung Anpressrolle/Sägebandrücken Rechnung.
An den einzelnen Proben ließen sich für insgesamt vier Laststufen bei einer Bewegungsgeschwindigkeit der Proben von 20 m/min durch Anätzen die Breite der Randzone aus Reibmartensit bei den erfindungsgemäßen Trägerbandwerkstoffen TB1 und TB2 im Vergleich mit den beiden herkömmlichen Trägerbandwerkstoffen TB3 und TB4 darstellen. Das Diagramm der Fig. 2 zeigt deutlich, daß die Breite der Reibmartensitzone in Abhängigkeit von der Stribeckschen Pressung bei den erfindungsgemäßen Proben TB1 und TB2 wesentlich geringer ist als bei den Vergleichsproben TB3 und TB4.
Zur Bestimmung der Biegewechselfestigkeit wurden Blechstreifen der Abmessung 8 x 1,35 x 80 mm sowie 20 x 1,5 x 80 mm bei einer Temperatur von 1180 °C unter Schutzgas austenitisierend geglüht und abgeschreckt sowie anschließend dreimal bei 560 °C angelassen.
Die Proben wurden sodann einer Schwingprüfung in einer weggesteuerten Federnprüfmaschine (Bauart Bosch-Federschwinge) Drei-Punkt-Biegeschwell-Versuchen einer Prüfspannung von 583 N/mm2 unterworfen.
Die wesentlichen Bestandteile der Federschwinge sind ein Schwingbalken, der am einen Ende in einem Festlager gehalten und am anderen Ende von einem verstellbaren Doppelexzenter angetrieben wird, und zwei über Handräder parallel höhenverstellbaren Traversen (Grundplatten) einer oberen und einer unteren Prüfetage. Die Hubhöhe des Exzenters läßt sich in Stufen von 1,5 mm einstellen zwischen 0 und 36 mm, die Hubamplitude nimmt linear von 0 (Festlager) bis auf den Höchstwert am Exzenter zu. Auf der unteren und der oberen Prüfetage befinden sich jeweils bis zu sechs Proben-Aufnahmen mit je 16 Probenplätzen nebeneinander.
Die Prüflinge werden an beiden Enden lose in die Aufnahmen eingelegt und bilden auf zwei Lagerstellen frei aufliegende Biegeträger der freien Länge L. Die Krafteinteilung zur Erzeugung eines entsprechenden Biegemomentes geschah durch eine mittige Durchbiegung, wozu über jeder einzelnen Probe ein Kontaktstück aus Hartmetall angeordnet und genau mittig positioniert war.
Alle Proben einer Lage (Etage) wurden mit Hilfe einer gemeinsamen Kontakt-Leiste durchgebogen. Jede der insgesamt 12 Kontaktleisten war mit 16 Hartmetall-Einzelkontakten versehen. Außerdem waren die Kontakte isoliert auf ihren Leisten angeordnet, so daß jede Probe mit ihrem berührenden Kontakt einen eigenen Stromkreis bildet. Beim Bruch einer Probe wurde dieser Stromkreis unterbrochen und so über eine Verkabelung an einen Mikroprozessor gemeldet, der dem jeweiligen Prüfplatz die aktuelle Schwingzahl als Bruchschwingzahl zuordnete.
Die Prüfspannung wurde nach einer bekannten Formel aus der gemessenen Durchbiegung und den Bandabmessungen für ein E-Modul von 206.000 N/mm2 berechnet.
Das Diagramm der Fig. 3 gibt die Zahl der jeweiligen Lastwechsel in Abhängigkeit vom Verhältnis der Gehalte an Wolfram und Molybdän im Bereich von etwa 0,6 bis etwa 1,5 wieder. Dabei zeigt sich deutlich ein Maximum bei einem Verhältnis von 1,0.
Bei Sägeversuchen mit Rohren der Werkstoffnummer 1.4112 wurde die Standzeit eines herkömmlichen Sägebandes S1 (Standardprobe) bei einer Anfangsschnittleistung von 20 cm2/min mit 100% angesetzt und ergab sich bei dem erfindungsgemäßen Sägeband S2 eine Standzeit von 280%. Bei einem weiteren Versuch mit dem Sägeband S2 wurde der Anpreßdruck des Sägebandes so weit erhöht, daß sich eine Anfangsschnittleistung von 35 cm2/min ergab. Die Standzeit betrug bei diesem Versuch 230%. Weitere Versuche mit den Sägebändern S3 ergaben bei einer Anfangsschnittleistung von 35 cm2/min eine Standzeit von 340% und bei dem Sägeband S4 eine Standzeit von 345%, während das erfindungsgemäße Sägeband S5 bei einer Anfangsgeschwindigkeit von 35 cm2/min eine Standzeit von 295% erreichte. Hingegen betrug die Standzeit des herkömmlichen Sägebandes S1 bei der vorerwähnten Anfangsschnittleistung nur 58%. Dies ist auf das Entstehen von Reibmartensit und dadurch verursachte Ermüdungsbrüche im Bandrücken zurückzuführen.
Die Versuche zeigen insgesamt die hohe Randzonenbeständigkeit des erfindungsgemäßen Sägebandes bei dynamischer Beanspruchung auch im Falle hoher Schnittleistungen.

Claims (7)

  1. Bimetall-Sägeband mit einem Schneidteil aus einem Schnellarbeitsstahl, gekennzeichnet durch ein Trägerband aus einem Stahl mit 0,25 bis 0,35% Kohlenstoff 0,3 bis 0,5% Silizium 0,8 bis 1,5% Mangan 1,0 bis 2,0% Molybdän 1,5 bis 3,5% Chrom 0,5 bis 1,5% Nickel 0,5 bis 2,5% Wolfram 0,15 bis 0,30% Vanadium 0,05 bis 0,10% Niob 0,05 bis 1,0% Kupfer bis 0,2% Aluminium bis 1% Kobalt,
       Rest Eisen einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen.
  2. Sägeband, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerband aus einem Stahl mit 0,25 bis 0,35% Kohlenstoff 0,3 bis 0,5% Silizium 0,8 bis 1,5% Mangan 1,2 bis 1,8% Molybdän 1,5 bis 2,5% Chrom 0,5 bis 1,5% Nickel 1,2 bis 1,8% Wolfram 0,1 bis 0,8% Kupfer 0,15 bis 0,30% Vanadium 0,05 bis 0,10% Niob,
       Rest Eisen einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen besteht.
  3. Sägeband nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Zähne des Schneidteils aus einem Stahl mit 1,0 bis 2,0% Kohlenstoff 3 bis 6% Chrom 1 bis 5% Vanadium 3 bis 10% Molybdän 4 bis 10% Wolfram 4 bis 10% Kobalt bis 1% Silizium bis 1% Mangan bis 0,5 % Niob bis 0,5% Stickstoff,
       Rest Eisen einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen bestehen.
  4. Sägeband nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Zähne des Schneidteils aus einem Stahl mit 1,0 bis 1,8% Kohlenstoff 3,4 bis 4,4% Chrom 1,6 bis 4,0% Vanadium 3,2 bis 6,5% Molybdän 6 bis 10% Wolfram 4 bis 10% Kobalt,
       Rest Eisen einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen bestehen.
  5. Sägeband nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Gehalte an Wolfram und Molybdän zueinander 0,6 bis 1,5 beträgt.
  6. Sägeband nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidteil pulvermetallurgisch hergestellt ist.
  7. Verwendung eines Sägebandes nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in Verbindung mit einer auf den Bandrücken wirkenden Anpressrolle.
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